高电压实验报告(2,4)

测试方法与测FS型避雷器绝缘电阻时相同，所不同的是因FZ型避雷器火花间隙上并联有均压电阻，故所测得的值比FS型要小得多。规程中没有规定具体数值，但必须做相对比较。如果与前次比较明显偏小，则可能是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮；如果明显增大，则可能是避雷器均压电阻接触不良或断裂所至。
（2）．泄漏电流及非线性系数的测试
所测得的绝缘电阻如果小于2500MΩ，可能是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮所至。
（2）．工频放电电压测试
测试接线如图4-5所示，试验电路中应设保护电阻R，用来限制击穿放电时的放电电流，要求将此电流幅值限制到0.7A以下，以避免放电烧坏火花间隙；控制电路应设电流速断保护，要求间隙放电后在0.5s内切断电源。电压测量可在低压侧进行，并通过变比折算出高压侧电压，试验步骤：
图4-1 FS型避雷器结构及图4-2 FZ型避雷器图4-3非线性电阻的
电路示意图电路示意图伏安特性曲线
五．仪器设备：
50/5试验装置一套
水阻一只
高压硅堆一只
滤波电容一只
微安表一只
电压表一只
高压静电电压表一只
FS-10型避雷器一只
FZ-15型避雷器一只
六．实验接线：
图4-4绝缘电阻测试接线图图4-5 FS型避雷器工频放电实验接线图
⑴．检流计调谐钮 ⑵．检流计调零钮
⑶．C4电容箱（tgδ） ⑷．R3电阻箱
⑸．微调电阻ρ（R3桥臂） ⑹．灵敏度调节钮
⑺．检流计电源开关 ⑻．检流计标尺框
⑼．+tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮
⑽．检流计电源插座 ⑾．接地
⑿．低压电容测量 ⒀．分流器选择钮
⒁．桥体引出线
图2-1 QS1西林电桥面板图
绝缘介质的整体受潮；
绝缘介质中含有气体等杂质；
浸渍物及油等的不均匀或脏污。
测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法及瓦特表法。目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用QS1型西林电桥。这种电桥工作电压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操作方法简介如下：
根据《电力设备预防性试验规程》，对FS型避雷器主要应做绝缘电阻检查和工频放电电压试验，对FZ（及FCZ、FCD）型避雷器则应做绝缘电阻检查和直流泄漏电流及非线性系数的测试。只有在其解体检修后才要求做工频放电电压试验（需要专门设备）。避雷器其它的预防性试验还包括底座绝缘电阻的检查、放电计数器的检查及瓷套密封性检查等。
五．仪器设备：
50/5试验装置一套
水阻一只
电压表一只
QS1电桥一套
220Kv脉冲电容器（被试品）一只
六．实验接线：
（a）高压试验源（b）正接线（c）反接线（d）对角接线
图2-3 QS1西林电桥试验接线图
七．实验步骤：
⑴．首先按图2-3所示的正接线法接好试验线路；
⑵.检查接线无误后，合上试验电源，把实验电压调至1KV；
表4-2 FZ型避雷器的直流泄漏试验电压及电导电流值：
额定电压（kv）
3
6
10
15
20
30
40
试验电压（kv）
U1
--
--
--
8
10
12
16
U2
4
6
10
16
20
24
32
U2时电导电流（μA）
450～650
400～600
电导电流差值按式4-1计算：
（式4-1）
非线性系数按式4-2计算：
（式4-2）
同相组合元件的非线性系数差值不应大于0.05。
1． 工作原理：
原理接线图如图2-2所示，桥臂BC接入标准电容CN（一般CN=50pf），桥臂BD由固定的无感电阻R4和可调电容C4并联组成，桥臂AD接入可调电阻R3，对角线AB上接入检流计G，剩下一个桥臂AC就接被试品CX。
高压试验电压加在CD之间，测量时只要调节R3和C4就可使G中的电流为零，此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有：图2-1 QS1西林电桥面板图
⑶.把极性切换开关转至“+ tgδ”位置的“接通Ⅰ”上；
⑷.读出此时的测试电流I、线路电容C、介质损耗角tgδ；
⑸.然后将实验电压分别调至1.5KV、2.0KV、2.5KV、3.0KV、5.0KV，并重复第⑷步操作。
八．实验原始数据记录：
正接
测试电流
线路电容
介质损耗角正切
1.0KV
5.060mA
15340PF
即： （式2-1）
各桥臂阻抗分别为：
将各桥臂阻抗代入式2-？，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得：
（式2-2）
在电桥中，R4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此：
tgδ= C4（μf） （式2-3）
即在C4电容箱的刻度盘上完全可以将C4的电容值直接刻度成tgδ值（实际上是刻度成tgδ（%）值），便于直读。
（a）微安表接在避雷器处（b）微安表接在试验变压器尾端
图4-6 FZ型避雷器工频放电实验接线图
七．实验步骤：
1．FS-10型避雷器试验
（1）．绝缘电阻检查
测试接线如图4-4所示，测试前应把避雷器表面清洁干净，检查有无外伤，两端头有无松动及锈蚀。测试时避雷器应竖放，先检查兆欧表的零位和最大偏转位，然后夹好接线，以120转/分的速度匀速摇转兆欧表，读取稳定的读数；为消除表面泄露的影响，可做一屏蔽环并接于兆欧表的G端，使表面泄露不影响读数。
表4-1 FS型避雷器的工频放电电压值：
额定电压（kv）
3
6
10
工频放电电压（kv）
大修后
9～11
16～19
26～31
运行中
8～12
15～21
23～33
FZ型避雷器的直流泄漏电流及非线性系数的测试的试验电压及电导电流值如表4-2所列，所测泄漏电流值还应与历年数据相比较，不应有显著变化，同相元件电导电流差值不应大于30%。
测试接线如图4-6所示，注意高压硅堆的方向应使试验电压呈负极性，要求试验电压的脉动系数不大于±1.5%，一般是在回路上并接0.01～0.1μf的滤波电容C，保护电阻R应使避雷器放电时的放电电流不大于硅堆最大允许电流，应直接测量加在避雷器上的试验电压（一般用静电电压表测量），测量准确度应在3级或以上，电导电流可在图中A、B、C三处测量，以A处为优选，注意在C处测量时除避雷器外的其它试验设备的接地端应接于试验变压器的X端，并空升一次以检查其它泄露情况。电流测量准确度应在0.5级或以上，试验步骤：
推理：中性介质的介质损耗主要是电导损耗，极性介质的介质损耗则由电导损耗和电偶损耗两部分组成。
相关知识点：介质极化、偶极子、漏导。
三．实验项目：
正接线测试
四．实验说明：
绝缘介质中的介质损耗（P=ωCu2tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷：
0.18%
1.5KV
7.626mA
15400PF
0.17%
2.0kV
10.21mA
15470PF
0.19%
2.5KV
12.84mA
15490PF
0.19%PF
0.19%
5.0KV
25.71mA
15540PF
0.20%
1.根据原始数据作出U—tgδ曲线，如下图所示：
2.根据教材《高电压技术》P82页图4—8的tgδ与试验电压的典型关系曲线可知，被试品具有良好的绝缘，没有受潮。
①检查接线正确后，接通电源；
②合上高压试验开关，匀速升压（≈2kv/s），直至避雷器击穿放电，并记录此时的电压值，然后将调压器电压降至零，断开高压试验开关；
③重复步骤②三次，每次间隔时间不小于1min，取三次放电电压平均值为此避雷器的工频放电电压；
④切断电源。
2．FZ-15型避雷器试验
（1）．绝缘电阻检查
二．预习要点：
概念：灭弧电压、冲击放电电压、工频放电电压、残压、保护比、切断比、工频续流、直流电导电流、非线性系数、冲击系数。
判断：普通阀型避雷器阀片热容量小，磁吹阀型避雷器阀片热容量较大。
推理：普通阀型避雷器只用于限制大气过电压，磁吹阀型避雷器既可用于限制大气过电压也可用于限制内部过电压。
相关知识点：大气过电压、内过电压、伏秒特性、冲击耐压强度、绝缘配合、雷电流计算标准。
FS型避雷器
绝缘电阻
3000MΩ
序号
工频放电电压
1
29.5KV
2
30KV
3
30KV
FZ型避雷器
绝缘电阻
800MΩ
试验电压
直流泄漏电流
8KV
0.1mA
16KV
0.45mA
2.非线性系数
由于 ，代入数据可得：α= = = =0.461
3.由于tgδ= ，又因为 ，取实验电压为5KV时的实验数据可得 =102.5MΩ。
所以实验电压为5KV时的绝缘电阻为102.5MΩ。
实验四．避雷器试验
一．实验目的：
了解阀型避雷器的种类、型号、规格、工作原理及不同种类避雷器的结构和适用范围，掌握阀型避雷器电气预防性试验的项目、具体内容、试验标准及试验方法。
避雷器试验应在每年雷雨季节前及大修后或必要时进行。绝缘电阻的检查应采用电压≥2500v及量程≥2500MΩ的兆欧表。要求对于FS型避雷器绝缘电阻应不低于2500MΩ；FZ（FCZ、FCD）型避雷器绝缘电阻与前次或同类型的测试值比较，不应有明显差别。FS型避雷器的工频放电电压试验的合格值如表4-1所列。
实验二．介质损耗角正切值的测量
一．实验目的：
学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。